Question

11．氮化鎂是一種應(yīng)用范圍非常廣泛的無機(jī)化合物，它可用于制備高硬度、高熱導(dǎo)、抗腐蝕、抗磨損和耐高溫的其它元素的氮化物，制備特殊的陶瓷材料等．某興趣小組用鎂與氮?dú)夥磻?yīng)制備氮化鎂（Mg₃N₂），并用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定氮化鎂的純度．

資料一：氮化鎂是淺黃色粉末，極易與水反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀和氨氣； 資料二：（NH4）2SO4+2NaNO2$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$2N2↑+Na2SO4+4H2O，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)； 資料三：飽和硫酸亞鐵溶液能吸收部分氧氣； 資料四：在常溫下或溫度不高的條件下鎂幾乎與水不反應(yīng)．

【制備氮化鎂】制備氮化鎂的裝備示意圖如圖1：

（1）儀器a的名稱是分液漏斗，b的名稱是圓底燒瓶；
（2）D裝置的作用是吸收水蒸氣（干燥氮?dú)猓�，G裝置的作用是防止空氣中的氧氣進(jìn)入E裝置；能否將C、D裝置對(duì)調(diào)否（填“能”或“否”）；
（3）寫出E裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；
（4）檢查整套裝置氣密性的方法是用酒精燈微熱燒瓶，若G處導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生，且冷卻后G處長導(dǎo)管內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)定的水柱，則氣密性良好；
（5）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)先進(jìn)行A（選擇“A”或“E”）處加熱，理由是排盡空氣；
（6）A處加熱片刻后，應(yīng)移去酒精燈，理由是該反應(yīng)放出大量熱（節(jié)約能源）．
【測(cè)定氮化鎂的含量】
（7）定性測(cè)定：
步驟一、取少量氮化鎂樣品于試管中，加足量蒸餾水，試管底部有沉淀生成，試管口聞到有刺激性氣味的氣體生成；
步驟二、棄去上層清液，加入稀鹽酸，觀察到沉淀全溶且冒氣泡．
①檢驗(yàn)刺激性氣味氣體的方法是將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口，若試紙變藍(lán)，則為氨氣；
②寫步驟二中產(chǎn)生氣泡的反應(yīng)的化學(xué)方程式：Mg+2HCl═MgCl₂+H₂↑；
（8）定量測(cè)定：按如圖2裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
①球形干燥管的作用是充分反應(yīng)，防倒吸；
②取氮化鎂樣品16克進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，I裝置增重3.4克，求該樣品中氮化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；62.5%
③導(dǎo)致該樣品中氮化鎂含量測(cè)定結(jié)果偏低的可能原因是產(chǎn)生的氨氣未能全部被吸收．

Answer 1

分析 （1）由圖中儀器結(jié)構(gòu)可知，a為分液漏斗、b為圓底燒瓶解答；
（2）裝置內(nèi)含有氧氣、反應(yīng)生成的氣體中可能含有氮的氧化物，裝置C除去氧氣（及氮氧化物）、D干燥氮?dú)�，防止�?duì)E裝置反應(yīng)的影響；
C、D對(duì)調(diào)后無法除去水蒸氣；
（3）裝置E中氮?dú)馀c鎂反應(yīng)生成二氮化三鎂；
（4）利用裝置內(nèi)氣體熱脹冷縮檢驗(yàn)裝置的氣密性；
（5）根據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)先進(jìn)行A處加熱，為了排盡空氣解答；
（6）根據(jù)該反應(yīng)放出大量熱（節(jié)約能源）解答；
（7）根據(jù)氮化鎂水解生成氫氧化鎂沉淀與氨氣，氨氣使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)，據(jù)此設(shè)計(jì)證明有氮化鎂生成；若Mg有剩余，將上述反應(yīng)后的上清液去掉，加入鹽酸，有氣泡生成，說明有Mg剩余解答；
（8）
①根據(jù)球形干燥管的作用是充分反應(yīng)，防倒吸解答；
②根據(jù)I裝置增重3.4克為氨氣的質(zhì)量，利用化學(xué)方程式分析解答；
③根據(jù)致該樣品中氮化鎂含量測(cè)定結(jié)果偏低的可能原因是產(chǎn)生的氨氣未能全部被吸收解答．

解答 解：（1）由圖中儀器結(jié)構(gòu)可知，a為分液漏斗、b為圓底燒瓶；
（2）濃硫酸具有吸水性，能夠吸收水蒸氣（干燥氮?dú)猓�；G裝置的作用是防止空氣中的氧氣進(jìn)入E裝置；D干燥氮?dú)猓�除去水蒸氣，防止�?duì)E裝置反應(yīng)的影響；C、D對(duì)調(diào)后無法除去水蒸氣，故C、D不能對(duì)調(diào)，
（3）裝置E中氮?dú)馀c鎂反應(yīng)生成二氮化三鎂，反應(yīng)方程式為：3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；
（4）利用裝置內(nèi)氣體熱脹冷縮檢驗(yàn)裝置的氣密性，檢查裝置氣密性的方法是：微熱b，這時(shí)G中有氣泡冒出，停止加熱冷卻后，G中插在溶液里的玻璃管形成一段水柱，則氣密性良好；
（5）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)先進(jìn)行A加熱，理由是排盡空氣；
（6）該反應(yīng)放出大量熱（節(jié)約能源）；
（7）取少量產(chǎn)物于試管中，加入少量蒸餾水，試管底部有沉淀生成，可聞到刺激性氨味（把濕潤的紅色石蕊試紙放在管口，試紙變藍(lán)），證明產(chǎn)物中含有氮化鎂；
棄去上清液，加入鹽酸，若觀察到有氣泡產(chǎn)生，則證明產(chǎn)物中含有未反應(yīng)的鎂，反應(yīng)的方程式：Mg+2HCl═MgCl₂+H₂↑
（8）
①球形干燥管的作用是充分反應(yīng)，防倒吸；
②設(shè)樣品中氮化鎂的質(zhì)量為x
Mg₃N₂+6H₂O═3Mg（OH）₂+2NH₃↑
100                                        34        
x                                         3.4g        
    $\frac{100}{34}=\frac{x}{3.4g}$
x=10g
該樣品中氮化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{10g}{16g}$×100%=62.5%；
③致該樣品中氮化鎂含量測(cè)定結(jié)果偏低的可能原因是產(chǎn)生的氨氣未能全部被吸收．
答案：
（1）分液漏斗；圓底燒瓶；
（2）吸收水蒸氣（干燥氮?dú)猓��?nbsp;防止空氣中的氧氣進(jìn)入E裝置； 否；
（3）3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Mg₃N₂
（4）用酒精燈微熱燒瓶，若G處導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生，且冷卻后G處長導(dǎo)管內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)定的水柱，則氣密性良好；
（5）A；  排盡空氣；
（6）該反應(yīng)放出大量熱（節(jié)約能源）；
（7）①將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口，若試紙變藍(lán)，則為氨氣；
②Mg+2HCl═MgCl₂+H₂↑；
（8）①充分反應(yīng)，防倒吸；
②62.5%；
③產(chǎn)生的氨氣未能全部被吸收．

點(diǎn)評(píng) 本題以氮化鎂的制備為載體，考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的理解、元素化合物的性質(zhì)、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)等，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生基本扎實(shí)的基礎(chǔ)與分析問題、解決問題的能力．